JPH03505066A - 製造方法及び機械構成要素用の一体型音響放出物センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 製造方法及び機械構成要素用の 一体型音響放出物センサ １、発明の背景 本発明は、作動状態及びパラメータを示す信号を発生させる一体に取り付けられ た音響放出物センサを備える製造機械、又は工具要素及び機械構成要素に関する 。

消費者及び工業用品の製造は、金属除去作業（穴明け、フライス削り、旋削及び 研磨のような）、金属形成及び−次的工程（薄板圧延、薄板成形、絞り加工、及 び圧印加工、鍛造及び冷開成形）、接続工程（溶接のような）を必要とする。

これら全ての工程において、塑性変形は不可避的に生ずる。かかる塑性変形は凝 固収縮（小さい歪み）に起因して溶接中に生ずる。金属成形及びその他の一次加 工において、特定の工程の性質いかん（小、中、大の歪み）によって差のある大 きい形状変化が生ずる。金属除去工程において、塑性歪みは極めて大きくなる。

研磨がその一例である。

結晶性材料における塑性変形は、最終的に、「ラインの欠陥」、即ち、結晶の変 位に帰し得る工程の欠陥を伴う。形状変化、即ち歪みは、ＣＩ’、又は１ｎｃｈ ”当り何百万という変位を伴う大規模な変位活動を生じさせることにより引き起 こされる。

高歪み率（高速度）の工程において、変位格子の相互作用は童子を伴う。例えば 、金属の破断に伴う大きい騒音のような場合、相当な音響放出物が生ずる。より 遅い歪み速度においては、極めて様々な変位相互作用が生じ、弾性波放出物（音 響放出物）が伴う。これら現象の多くは、全国標準協会の最近の刊行物に十分に 論じられている。可聴範囲内の音響放出物の最も良い公知の例としては、すずの ブロック中で個々の結晶を捩ることに起因する「すすの叫び」がある。

セラミック及びセラミック状の材料（鉛筆の小船中のグラファイトが一例）は又 、破断に伴う大規模な弾性エネルギの放出の結果として、相当な音響放出物を発 生させる。この現象と同様の大規模なものは、地震に伴う正弦波がある。この場 合、正弦波の伝播に伴う変位は、精密でない地震計によって検出し得るほどの大 きさである。

同様の表面変位は、金属及びセラミック物中に音響放出物を生じさせる。上述し たように、これら放出物は、変位に起因する微小地震として検出可能である。

反復的な荷重又は周期的応力を受ける機械構成要素は、最終的に金属疲労によっ て破断する。著しい変位作用は疲労破壊の蓄積を伴うことが公知である。蓄積す る破壊現象が最早、内部の微弱な変化、及び原子の変位を伴わない場合、破断の 初期段階となる。顕微鏡的規模の表面下、及び表面の亀裂、表面食孔、その他同 様の損傷現象が続く。これら破断を生じさせる各現象は、音響放出物を伴う。

顕微鏡的、又は観測可能な亀裂が生じたならば、周期的な応力又は反復的な応力 が続くと、発作的な音響放出現象のとなる。放出現象の発作的状態により、亀裂 が別個に生長し、それに伴って弾性エネルギが放出される。

音響放出物センサは、工作機械及び機械の部品に取り付けい音響放出物を検出す るために開発されたものである。従来、慣性質量を有するこれらセンサは、監視 しようとする工具又は機械構成要素に対する支持体に取り付けられていた。その 結果、工具の取り付は境界面間にて音響放出信号が物理的にろ波される。音響放 出物の信号は、比較的低レベルであり、比較的高周波数領域にあるため、かかる ろ波により、所定の工具又は機械構成要素からの音響放出物のパターンを正確に 追跡することが出来ない。市販のセンサは、一般に、該センサを目的物の表面に 押し付けることによりその目的物に結合されている。普通、ゴムバンドを使用し 、場合によっては接着剤を使用してセンサを適所に保持することもある。勿論、 センサと該センサが取り付けられる目的物との間の境界面の欠陥は、フィルタと して作用し、液体のような各種の結合媒体がセンサと目的物との間に介在される 。

これにも拘わらず、変換効率は低く、現在、既存の音響放出物検出システムのメ ーカは、低雑音の極めて高ゲインの増幅器のシステムの使用を推奨している。高 ゲインの増幅器には、当然、暗雑音及び任意の種類の利用可能な信号を得るため かなり複雑な回路が必要であるという問題が伴う。

音響放出物を検出するため圧電材料を使用することは公知であるが、これら材料 は一般に慣性質量を有するセンサ組立体に取り付けられる。センサ組立体は製造 工具の支持体に取り付けるか又は、音響放出物を検出しようとする位置に取り付 けられる。かかる型式の装置の研究は、Ｆｅｒｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃｓの１９ ８１年３２巻、７９−８３ページに掲げられたスコツト（Ｓｃｏｔｔ）等による 論文、「高電圧パルスの超音波への適応に関するＰＶＤＦポリマー変換器用の耐 久性のある鉛取り付は技術」に掲載されている。

特に、このスコツトの論文の８２ページには、商業用の広い帯域の音響放出物の 変換器、及び研究中のＰＶＤＦセンサという２つの興なる型式のセンサの応答性 が示されている。

このように、材料は、せん断、及び空隙部及び不連続部分を生じる原子的及び分 子間構造を有することが分かる。かかる現象が生じた場合、材料は応力波の形態 の弾性歪み応力を放出させる。これら波は、音波の形態にて固体を通って伝播さ れ、その速度は固体の構造及び特性によって決まる。音波は、数１１ｈｚに達す る周波数を有し、最終的に固体の境界面の透過反射及び屈折により、及び分子の 移動のような固体内部の不可逆反応により放散される。これら音波又は音響波の 変化を監視することにより、動く表面間の摩擦状態、及び音波を生じさせる現象 に関する情報が得られる。

従来の技術において、慣性質量を有するチタン酸鉛ジルコネート（ＰＺＴ）検出 器が使用されており、これら検出器は、上記のスコツトの論文に記載されている ように、信号の受は取りが終わったとき、著しい「反響音」を生じさせる。更に 上記論文にて、ＰＶＤＦ　（ポリふっ化ビリニデン）圧電ポリマーが、著しい反 響音を発生しない変換器を製造し得ることが示されている。これら材料は共に、 圧電型であり、工作機械の構成要素の音響放出物をリアルタイムに分析する本発 明の一体型音響放出物センサに利用することが出来る。

発明の概要 本発明は、監視しようとする工作機械要素に直接結合された圧電材料センサを利 用して、製造方法をリアルタイムに監視するための一体型の音響放出物センサに 関するものである。従来の嵩張る音響放出物センサにおけるように、慣性質量を 使用することが全く不要となる。このセンサは、検出回路に適当に接続され、か かる工作機械要素の音響放出物の関数として質量信号を発生させる。

該センサは、その部品自体の応力波に起因する変位に応答して、電気信号を発生 させる一体型センサを形成し得るよう、圧電材料を付着させた工具要素を備えて いる。該センサ要素には、石英、ＰＺＴ及びリチウム化合物、並びにＰＶＤＦを 使用することが出来る。本発明のセンサは、物理的な境界面のろ波作用による制 限を受けず、又はセ〉・す自体を取り付けるための複雑な取り付は技術が不要で ある。付加的な慣性質量も不要である。かかる慣性質量を不要にすることにより 、嵩張る従来のＡＥ変換器に代えて、工具及び機械部品内に容易に一体に取り付 けられるコンパクトな平面状の変換器とすることが出来る。

図示するように、センサは使い捨て可能な切削インサート、工具ダイ又はポンチ 、絞りダイ又は機械要素又は同様の工具のような機械要素の表面に直接配置する ことが望ましい。「工具要素」という用語は、加工される部品に対して動かされ 、その動きにより検出可能な音響振動を生じさせるあらゆる型式の機械加工要素 を包含する。

一体型センサの各種の適用例が本明細書に記載されており、勿論、任意の型式の 検出回路を利用して、質量信号を提供し、更に処理加工、制御、警報などに利用 することが出来る。

工具の破断を監視すべき場合、本発明の音響センサを薄い金属基板に取り付け（ 著しい質量の無い）、本発明の一形態に図示するように、工具に対して軽い荷重 を加え、実際の破断状態を示し得るようにする。現在の音響放出物センサは、応 答性を制限する著しい質量を有している。薄い金属片を工具要素に押し付けると きに生じる物理的ろ波は、主として、センサが極めて小さい質量のシステムであ るため重要なファクタではない。このように、極めて精密な音響放出物センサを 各種の適用例に使用することが出来る。付着させた圧電センサは、工具により加 工中の加工材料の破損又は破断を検出すると共に、可動部品が潤滑の作用として 摩擦力を発生させるポンチにおけるような潤滑された工具システムにおける金属 対金属の接触を検出することが出来る。歯車、カム、ローラ又は玉軸受は等のよ うな機械構成要素上に直接配置されたこの形態のセンサは、食孔、摩耗、微小亀 裂及びその他の劣化現象を検出することが出来る。

このように、音響放出物変換器は、工程中の破断、亀裂、微小亀裂、食孔及び摩 耗、並びに加工中、又は機械構成要素の使用中の摩擦の変化を検出することが出 来る。

圧電音響放出物センサは、バッチ工程内の適所に容易に配置して、コストを低く 押さえることが出来る。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明によるセンサが配置された使い捨て可能な切断インサートを有 する機械又は切削工具の支持体の斜視図。

第２図は、本発明による一体型圧電センサが上面及び側面に取り付けられた典型 的な切削工具インサート又は切削工具の斜視図。

第３図は、付着された圧電センサの構造を拡大図で示す、第２図に示した工具イ ンサートの拡大断面図。

第４図は、本発明のセンサからの出力を分析するのに有用な回路の典型的なブロ ック図。

第５図は、切削工具の状態が変化したときに本発明による圧電音響放出物センサ から供給される電圧信号のグラフ図。

第６図は、切削工具インサート上の適所に保持した非結合状態の低質量の音響放 出物ストリップの略図。

第７図は、第６図の装置に使用されるセンサの断面図。

第８図は、本発明による音響放出物センサが配置されたワイヤ絞りダイの断面図 。

第９図は、本発明による音響放出物センサがポンチ及びダイの双方に配置され、 深絞り成形工程中の状態を検出する典型的な深絞りポンチ及びダイセットの略断 面図。

第１０図は、本発明による圧電音響放出物センサが配置された軸受けの側面図。

第１１図は、第１０図の線１１−１１に沿った断面図。

第１２図は、本発明による音響放出物センサが配置された典型的な歯車構成要素 の側面図。

好適な実施例の詳細な説明 第１図乃至第３図には、従来の方法にて形成され、略直線状又は円形のディスク 状の形状をした切削インサート、又は切削工具２０上に取り付けられた本発明の センサの好適な実施例が図示されている。通常、かか切削インサートは、適当な 炭化物セラミック、又は高速度鋼材料にて形成される。切削インサート２０は工 具ホルダ１７内に保持され、クランプ指１８がねじ１８Ａにより適所に保持され ている。切削インサート２０は、工具ホルダ１７のショルダ面に着座し、クラン プ１８により、適所にクランプ止めされる。切削インサート２０の隅部１１は、 切削可能であるよう鋭利にすることが出来る。切削インサートの刃先は、所望の 形状とすることが出来る。

工具ホルダ１７は、工具インサート２０上のセンサに対する信号調整手段及び信 号増幅手段を備えることの出来る適当な集積回路チップ１３を受は入れかつ支持 するレセプタクル１２を有している。

符号１４で示すような導線をチップ１３上にて回路に設けることが出来る。切削 インサート２０は、第２図及び第３図により詳細に図示されており、切削インサ ート２０の表面２６上に取り付けられた第１のセンサ部分２５と、その横側部に 設けたセンサ２８．２９とを有している。これらセンサは、切削インサートの任 意の所望の面に設＋フることが出来、更に、第３図に図示するよう、センサ３０ はセンサ２５と反対の側の切削インサートの側部に位置決めする。図示した各セ ンサ２５．２８．２９及び３０は、略同−の形態をしている。各センサは能動的 な要素である圧電材料の付着層を備えている。薄膜の圧電層を使用する場合、該 層は高周波スパッタリング、活性スパッタリング又はその他の物理的蒸着法によ り直接工具インサートの表面上に付着させることが出来る。勿論、適当なマスキ ングを行う。付着導電層で被覆し、信号を取り出す接点を容易に接続可能にする ことが出来る。厚膜（シルクスクリーニング技術）を利用してセンサ用の圧電材 料層を付着することが出来る。又、接合によりセンサを一体にすることが出来る 限り、圧電変換器要素を使い捨て可能な切削インサート上に接合することが出来 る。

各センサは、略同−な構造としてあり、全体として符号３２で示した圧電材料の 付着性と、圧電層の上面に付着され電気的相互接続を実現する導電層３３と、及 び該導電層３３の上に付着された絶縁保護層３４とを備えている。図示するよう に、切削インサート２０を作動させ、材料を切削するとき、各種の変位相互作用 により、内部の弾性波放出物が発生され、これら弾性波放出物は切削インサート を通じて外面まで音波として伝播し、ここで、圧電層と切削インサートの境界面 ３５にて各センサの圧電層３２に影響し、該音波は圧電層を圧縮し、圧電効果を 付与し、導電層３３と圧電層３２との間の符号３６で示した境界面に対し電圧差 を生じさせる。

上述のように、圧電層は、各種のポリマー又は添加物を含む任意の所望の型式含 む圧電材料とすることが出来る。さらに、層３２内の圧電材料は、切削インサー トを層状に構成する場合、切削工具自体の内部層内に付着させることが出来る。

酸化亜鉛は、本発明の一体型音響放出物変換器を構成するのに適した圧電材料膜 の一例である。

窒化アルミニウム、リジウムニオブ酸塩、ＰＺＴ、又はその他の所望の材料を切 削インサートに付着し、又は結合させることが出来る。

センサ層の厚みは第３図に著しく厚く示しであるが、実際には極めて薄い膜であ る。導電層３３及び絶縁層３４は又極めて薄く、そのため、切削工具インサート は著しく大きくなる。

所望であれば、裏当て板を切削インサートの下側に使用し、穴を設け、例えばセ ンサ３０が絞入に嵌まり、切削インサートを適所にクランプ止めしたとき圧縮力 を受けないようにすることが出来る。

例えば、センサ２５のような圧電センサからの出力は、適当な導線３８を通じて 検出及び処理回路に接続する。例えば、該回路は、第４図のブロック図に示すよ うなものとすることが出来る。センサは符号２５で示してあり、導線３８に沿っ て送られる信号は、第１段の増幅器４０で増幅され、全体として符号４１で示し た急速フーリエ変換分析計、又はその他の適当な分析計の回路に供給される。分 析計回路の出力は、例えば、工作機械の監視、又は所望に応じその他の工程の制 御に使用することの出来るコントローラ４５に送られる。導線４５に沿ったコン トローラの出力は、アクチュエータ４６、又は警報装置、あるいは検出される音 響放出物を配録する記録装置のような同様の出力モジュールに供給することが出 来る。この回路は従来型式のものであり、単に一例としてのみ図示したものであ る。

更に、第５図には、符号２０で示すような切削工具インサート上に位置決めされ 酸化亜鉛膜が付着された本発明による音響放出物センサからの典型的な出力のグ ラフ図が示されている。第５図のプロット値は、時間対出力電圧を示し、符号４ ８で示すスパイクは、工具インサートの破断モード中、その破断に起因する音響 放出物から放出され圧電変換器により検出される典型的な出力である。

本発明による音響放出物センサからのこれら出力は、標準的な放出物センサの出 力と実験により比較した。主たる出力の時間の関係は、市販の音響放出物センサ と本発明のセンサとの間で同一であり、このことは、音響放出物がここに開示し た一体型センサにより検出されていることを示す。本発明のセンサは、相互接続 に起因する物理的の波が存在せず、及びこれらセンサは監視される切削インサー ト又はその他の工具要素に直接関係するため、はるかに大きい出力を提供するも のである。従来の音響放出物（ＡＥ）変換器と異なり、本発明は慣性出力を利用 しない。質量を不要にすることによりコンパクトな寸法にて低度なコストの感知 能力を備えた変換器を任意の製造工具又は機械構成要素上に形成することが出来 る。破損ストローク破断の監視／及び検出に対するＡＥの監視範囲は、著しく拡 大する。

本発明の変形例が第６図に図示されでおり、ここで工具ホルダ５０は、取り付け られた標準型の切削インサート、又は切削工具５１を有している。クランプ５２ を使用して、切削工具５１をその支持面上の適所にクランプ止めする。図示する ように、ハウジング５０は、工具ホルダの支持面５４の下方に設けられたレセプ タクル内に陥入し、全体として符号５５で示した音響放出物センサ組立体がばね ５６からの僅かな偏倚力により、ハウジングに対して支持される。センサ５５は 実質的に無質量の極めて薄い金属基板上に付着させた圧電材料層を備えており、 従って、該センサは加速度には応答しないが音響放出物は感知する。切削工具５ １の表面とその取付は片との間の圧電材料の接触により、切削インサートの音波 を介してセンサに電圧が生じるようにしである。該センサは、第３図に示したも のと同一であるが、圧電材料層は切削インサートではなく、金属片上に付着させ である。該金属片は、インサート５１に対して偏倚される。

第７図は、典型的な圧電センサを図示したもので、実質的に無質量の軽金属板５ ８と、該金属板上に付着させた適当な圧電層とを備えている。導電層は、第３図 のように付与し、所望ならば、本発明の第１の実施例と同一の方法にて絶縁層６ １を該センサ上に付着させてもよい。軽ばね５６は、絶縁層６０の開口部を通じ て導電層に接触し得るようにする。

増幅器６３は、設けられたレセプタクル内の工具ホルダ内に直接取り付けること が出来、図示したように、ばね５６に結合された導線６４は、音響放出物により 発生されて圧電層５９に作用する信号を運ぶ。増幅器入力における信号は、増幅 され、増幅器出力回線６５を通り、適当な処理回路に送られる。

この型のセンサは、低質量の基板、又はストリップ５８にのみ作用する。大質量 センサは、該センサに加速度が加わるため、過度のる波を行う。低質量の付着層 圧電センサにより、切削インサート５１又は他の機械加工要素から直接音響放出 物を感知することが出来る。

第８図には、ワイヤ絞りダイの略図が図示されており、該ダイは、符号６９で示 した中実軸に沿ってワイヤを絞るのに使用される。ダイ６８は、ダイ開口部７０ を有し、これにより、適切な寸法まで延伸しされたワイヤをスエツジ加工する。

本発明のこの型式においては、ダイ６８は、ダイ開口部に隣接するダイの面７２ 上に直接配設された符号７１で示す音響放出物センサを有する。センサ７１は、 図３に示すような構造とし、圧電層がダイ上に直接付着されるようにする。

ワイヤとダイ自体の摩擦は、振動及び応力波を発生させ、該振動及び応力波は、 使用中のダイの表面に直接配設された、一体化した音響放出物検出要素、又はセ ンサを使用したセンサ７１により音波として感知することが出来る。第８図に示 すように、電圧ｒＶＪが導線間に発生される。

第９図には、薄板金属カップ成形ダイア５の略図が示されている。ポンチ７６は 、素材をダイを通じて動かし絞り加工するのに使用される。ダイア５は、ダイ開 口部７８を有し、該開口部を通じてポンチ７６が押し込まれ、通常、符号８０で 示した素材を成形して、深絞りしたカップ等を形成する。

ポンチ７６がダイ開口部７８を通じて素材８０を打ち抜くと１、摩擦力が発生す るが、該摩擦力は、ダイア５上に直接付着させた圧電層を備えた適当な音響放出 物センサ８２にて感知される。第２の音響放出物センサ８３は、ポンチ７６上に 直接付着させた圧電層を備えている。素材８０とダイ及びポンチの表面との潤滑 は、素材８０を成形するときの音響放出物の変化を感知することにより判断され る。締付け、即ち、圧力パッドは、符号８４にてその略図が示されており、素材 の外側端縁部分を拘束し、絞り工程を制御する。素材と素材を支持する表面との 間に適切な潤滑がないため、摩擦力が増加する場合は、音響放出物の強度及び振 動数も増加する。音響放出物は、音響信号を機械的にろ波しなくとも正確に感知 される。

第１０及び１１図は、玉軸受、又は転がり軸受の何れともすることの出来る軸受 ９０を備えた機械構成要素の図であり、該構成要素上には、一体化した音響放出 物変換器が配置されている。変換器９１は、機械構成要素の外周面（外レースの 円周面、又は内レースあるいは外レースの内どちらかの側面）上に配設し、玉又 はローラ軌道の摩擦状態、潤滑、亀裂及び微小亀裂を監視することが出来る。

該変換器は又、図示した機械構成要素及び同様な機械構成要素の運転中の玉又は ローラ軌道の食孔を検出することも出来る。

音響放出物センサ又は変換器９１は、適所に圧電層を直接付着させ、導電薄膜及 び絶縁保護被覆を使用することにより、前述のような構造とすることが出来る。

第１２図は、歯車構成要素の略図であり、該構成要素上に位置決めされた一体化 した音響放出物変換器を備えている。軸受の場合、音響放出物変換器は、歯車構 成要素の適当な非摩耗面上に直接配設されている。監視を継続することにより、 歯車の歯の摩耗、亀裂、食孔及び最終的に構成要素の故障の原因となるその他の 有害事象を識別することが出来る。ＡＥ変換器は、カム及びその他機械要素にも 同様に適用することも出来る。

一体化型センサは、切削インサート又は切削工具、ポンチ、ダイ等との使用を含 め、各種の形態の工具要素に直接取り付けることが出来る。

他の金属加工工具も、該工具上に一体化したセンサを有することが出来る。一体 型音響放出物センサ又は変換器を使用して、潤滑された工具システムにおける金 属対金属の接触、及び切削工具システム用工具と工作物との接触状態を検出する ことは勿論、工具の損傷、工具で加工中の工作物の損傷、又は破損を感知するこ とが出来る。

例えば、第６及び７図で示した、圧電層を付着させた別個の基板を有するセンサ は主として、工具又は加工中の金属部品が破損したときに生じるような高出力信 号に使用されることに注意されたい。

本明細書に開示したセンサから得られる音響放出物信号は、工具要素の状態を示 す直接的な情報を提供するものである。本発明に従って製造されたセンサは、工 具要素に作用する各種の現象に対して極めて高い反応度を示す。工具要素とその 取付は先との間の工作機械相互接続によるろ波はなく、このため、状態を直接的 に監視することが出来る。

反復的又は周期的な負荷は、機械構成要素に一般的に見られる。玉軸受又は転が り軸受けにおいて、内レース又は外レースにおける軌道上の点には、ボール又は ローラがその点を通過するときに高振動数の応力が加わる。

歯車、カム及びその他の機械要素においては、同様な周期的負荷が一般的に見ら れる。数千回乃至数百ガロに及び負荷が周期的に加えられた後、疲労損傷の蓄積 が生じ、その結果として、表面下又は表面の亀裂、食孔及びその他の欠陥が生じ る。これら欠陥の形成には常に、音響放出物が伴う。

本発明にて開示した質量の無い音響放出物変換器を形成することにより、継続的 な監視及び故障工程の検出が可能となる。

故障が致命的な結果を招く機械システムにおいては（航空機のエンジン、原子炉 等）、従来のＡＥ変換器を用いた継続的な音響放出物監視が一般的に行われてい る。一体型変換器、及び質量の無い変換器を形成する方法を開示することにより 、本発明及び本発明を重要な機械構成要素の一体部品として使用することで高度 な機械システムにおける安全性が向上する。

本発明を好適な実施例を参照して説明してきたが、当業者は、本発明の製品及び 範囲を逸脱することなく、形態及び詳細を変更することが可能であることが理解 されるであろう。

浄書（内容に変更なし） ｌ倹ゲ 〃４５ １閉 、％９ 手続補正書 平成　３年　３４鋸日 特許庁長官　　　植　松　　　敏　　殿１、事件の表示　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　１】１ＰＣＴ／ＵＳ８８１０２０９４ ２、発明の名称 製造方法及び機械構成要素用の一体型音響放出物センサ３、補正をする者 事件との関係　　　特許出願人 住所 名　称　　リージエンツφオブ・ザ・ユニバーシティ・オブ・ミネソタ ４、代理人 住　所　　東京都千代田区大手町二丁目２番１号新大手町ビル　２０６区 ５、補正の対象 （１）出願人の代表者名を記載した国内書面（２）委任状及び翻訳文 国際調査報告 国際調査報告 ＵＳ　８８０２０９４ ＳＡ　　２３１００

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. １．機械工具要素からの音響放出物を検出する音響放出物センサにして、圧電層 を支持するための著しい質量を伴わない、機械構成要素と一体に接触した層内に 付着された圧電材料と、前記層及び工具構成要素に結合され、前記圧電材料内で 発生される音響放出物範囲の出力を検出する導体手段とを備えることを特徴とす る音響放出物センサ。
2. ２．請求の範囲第１項に記載のセンサにして、前記圧電材料が工具又は機械構成 要素に直接付着されることを特徴とするセンサ。
3. ３．請求の範囲第１項に記載のセンサにして、前記圧電材料層が機械要素上に直 接付着され、絶縁層が前記圧電層を被覆することを特徴とするセンサ。
4. ４．請求の範囲第１項に記載のセンサにして、前記機械要素が金属を成形するダ イを備えることを特徴とするセンサ。
5. ５．請求の範囲第４項に記載のセンサにして、前記金属を成形するダイがワイヤ 成形ダイを備えることを特徴とするセンサ。
6. ６．請求の範囲第４項に記載のセンサにして、前記ダイが深絞り用ダイと、前記 ダイと関係して使用されるポンチと、及び前記ポンチ上に付着されかつ前記ポン チからの音響放出物の関数としての出力を提供し得るように結合された別個の圧 電層とを備えることを特徴とする装置。
7. ７．請求の範囲第１項に記載のセンサにして、低質量の材料片を備え、圧電材料 層が前記片内に付着され、前記低質量の材料片を機械要素の表面に押し付けて保 持する手段を備えることを特徴とするセンサ。
8. ８．請求の範囲第１項に記載のセンサにして、前記機械要素が機械的システムの 摩擦防止軸受要素を備えることを特徴とするセンサ。
9. ９．請求の範囲第１項に記載のセンサにして、機械構成要素が機械的システムの 歯車を備えることを特徴とするセンサ。
10. １０．請求の範囲第１項に記載のセンサにして、機械要素が破断前に顕著な音響 放出物を発生させる機械的構成要素を備えることを特徴とするセンサ。
11. １１．機械工具要素と前記機械工具要素の音響放出物を感知する音響放出物セン サとの組合せ体にして、工具要素と、前記工具要素の表面と一体に接触する層内 にて工具要素の表面に面接付着させた圧電材料と、前記層の反対側の離間した面 に結合され、前記圧電材料層にて発生される音響放出物範囲の電圧出力を感知す る手段とを備えることを特徴とする組合せ体。
12. １２．請求の範囲第１１項に記載の組合せ体にして、圧電層上に付着されて、電 圧出力を感知する手段の一部を形成する導電層を備えることを特徴とする組合せ 体。
13. １３．請求の範囲第１２項に記載の組合せ体にして、前記導電層を覆う絶縁層を 備えることを特徴とする組合せ体。
14. １４．請求の範囲第１１項に記載のセンサにして、前記機械工具要素が、金属切 削用の切削インサートを備えることを特徴とするセンサ。